基于大数据与人工智能技术的电力在线监督平台设计

2020-05-27聂春雷肖忠良

通信电源技术 2020年6期

聂春雷，肖忠良

（娄底职业技术学院，湖南娄底 417000）

0 引言

小数据样本的高质量及多源异构的多种数据资源称之为大数据（Big Data，BD），其与传统的数据相比较，从数据来源、处理方式或者是数据思维方面都有极大的变化，对已经获得的数据进行流处理或批处理后，才可运用到大数据去深度挖掘、分析算法，构建出数据模型及分析体系。目前，多数电力企业均构架内部自有的数据库，但仅停留在浅层的数据存储及开发设计，大数据下的挖掘利用并没有实现，政府层面尚未对整个电力系统开启准确的环保监督及管理。为破解这些难题，本文结合实践经验，搭载人工智能及大数据技术，开展电力在线监督平台的设计。首先，根据需求搭建了平台的整体技术架构，阐释主要技术要求，然后，以实践案例为例，深入探究平台构建中大数据和人工智能技术应用的相关策略，以便为相关研究提供顶层设计支撑。

1 大数据与人工智能技术概述

大数据时期对传统一些分析技术的要求各异。例如，大数据区别于分散、小数据信息，故而两类数据适用的挖掘算法不同。而针对大数据的分析需求，新型的机器学习算法应运而生，在其中引入云计算算法进行大数据处理分析，不仅可提升算法的分析效率，而且可有效提升算法的扩展性能。在电力系统下，可通过构建私有云的形式来搭建电力大数据的存储分析云平台，在确保电力系统信息安全的同时，也可为电力大数据的实时在线监测平台的构建提供有效支撑。

人工智能称之为机器智能，是由人工制造出的系统所能表现出的智能，是用于模拟、延伸及扩展人工的技术的应用系统的技术科学，人工智能的实现方较丰富，研究领域包括到机器学习、进化计算、模糊逻辑、推荐系统等。此外，人工智能本身的研究领域还在不断的扩大。电力系统是由发电、输电、变电、配电及用电环节组合而成的消费系统，电力系统的规模及技术高低目前已然成为国家一个发展水平的标志。大数据与人工智能的出现对电力系统的运行提出了新的高要求，目前人工智能在电力系统中逐渐从单一的技术应用变向多样化技术应用的方向发展，其涵盖了负荷、新能源发电、微网等多个场景[1]。

2 电力系统在线技术监督平台架构

2.1 平台设计架构

电力系统技术在线监督平台设计整体的规划主要分为两大主题，分别为主站平台及数据子站平台。云计算平台和大数据系统开发的基础服务为主站平台系统，支撑多种硬件和应用软件的云平台具有扩张力的弹性。大数据系统平台提供出采集、存储及分析等一些性能，将主站平台的基础服务传递给数据支撑平台的高级应用，配置容量为31.1 Tbps/153.6 Tbps 的2 台核心交换机于主站平台系统之中，并配置5 台数据计算控制、5 台虚拟化、2 台数据等共计12 台The server。其系统主要采用到了开放式设计，为了能满足于后期系统的扩建方面。

子站数据系统作为数据采集终端，可实时获取、显示、传输电网调度侧和发电数据，根据数据实时性和安全性的双重需求，选用网络规约通信及异步数据交换机从电网调度端采集数据。异步数据在采集之前需预先构建详细的数据点，且需准确标注数据特性，对应的数据点表形式如表1 所示。

表1 数据点

2.2 构建平台要求

2.2.1 构建平台规范化

利用大数据技术建立电力在线监督平台时，应该根据仔细研读规范化要求，力求不违背国家级行业标准；同时，还应该采用规范化的数据交换形式，确保开放式的数据系统结构与其他系统数据可集成共享。建设平台进行中，要明确指定相关的标准体系规则，其中就包含到数据、编码、规模和管理制度的一些相关规范化等。

2.2.2 构建平台扩展性

在建设平台初期，平台设计应全面考虑到系统的扩展性及空间数据模型的扩展，平台在后期的扩展及升级中必须要保证到平台平稳。

2.2.3 构建平台安全性

要实电力监督平台的平稳运行，首要的任务就是严格依照国家标准电力信息安全的规范，确保大数据平台设计的安防技术应用，让用户可以在安全的大数据环境下进行数据存储、加密和脱敏处理，以此确保电力系统数据的安全性，以此防御各类安全攻击和不法侵害，做到数据分析的安全防护。考虑到遵守国家电力企业的规范要求，平台建构时也应注意信息安全技术架构及规范性要求等方面的内容。

3 大数据与人工智能平台构建

大数据与人工智能进行定位准确下，可展开对系统子功能的研发规划与设计。例如，有些电力企业过分注重平台的安全性问题，围绕此进行网源协调在线监测平台系统的建设。实践中，可结合机组安全及能耗在线监测分析系统、电力设备大数据分析系统等进行平台的设计与开发[2]。

（1）网源协调在线监测分析系统围绕涉网机组自发电控制、一次调频电压自控制及电网设备稳定器励磁调节在线监测与诊断系统展开分析。

（2）机组安全监测机组涉及安全稳定运行的保护类参数，如振动、温度等。

（3）涉网电厂煤耗是通过机组能耗在线检测系统分析进行统计，计算厂用电率，测算耗能指导出企业生产节能降低损耗。

（4）电站金属设备大数据分析结合大数据平台电力采集出温度和压力的变化趋势分布，根据设备不减的参数，检测数设备性能老化在线的分析，进而分析出设备失效的概率检测及潜在失效预判。

大数据与人工智能技术支撑下的电力监测平台构建是一项复杂、复杂的工程，需从顶层设计出发，做好统筹规划，设计出可行的技术路线及实施方案是首要步骤[3]。

4 电力大数据平台的应用

经过大数据及人工智能的结合，电力系统在线监督平台的设计已经就参数测安全分析诊断及性能等各类数学模型展开了研究。电力在线监测平台可基于采集终端采集电力实时运行数据并进行存储，研发出机组能耗监测分析技术，并自动生成诊断报告结果。利用监测平台获得电力运行频率、功率及转速等准确数据，构建一次调频综合的性能指标体系分析得出动作的合格率[4]。